陈式太极拳掩手肱捶动作技术的比较分析

朱 东，赵光圣，姚颂平，张胜年

陈式太极拳掩手肱捶动作技术的比较分析

朱 东1，赵光圣2，姚颂平3，张胜年4

目的：对陈式太极拳的典型发劲动作掩手肱捶进行测试，采集不同水平练习者掩手肱捶劲力发放的运动学、动力学和肌电结果，分析和讨论掩手肱捶劲力发放的特点和训练方法。方法：研究对象共14人，试验组和对照组各7人。试验仪器包括VICON三维运动分析系统，Noraxon16导遥测肌电DTS系统，中国功夫测试工程人。测试动作为陈式太极拳的典型发劲动作掩手肱捶。试验组和对照组的测试结果比较采用配对样本T检验，试验组空击动作与实击动作的结果比较采用独立样本T检验。结果：陈式太极拳试验组在右手位移、右手速度、加速度、最大加速度的结果上高于对照组，虽然试验组的平均肌电明显小于对照组，但试验组的肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌、背阔肌、竖脊肌峰值肌电值大于对照组，其中肱二头肌和背阔肌的差异有统计学意义；在击打效果上，试验组击打在工程人心脏、左肺、右肺和胃的加速度值明显高于对照组。结论：试验组的峰值肌电高于对照组，主要是肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌、背阔肌、竖脊肌在完成掩手肱捶时用力明显，建议在完成该动作时应进行针对性地练习；掩手肱捶击打到工程人时的加速度呈双峰波型，第1个波形高，而第2个波形低，这与该动作在动作结束时有旋腕动作有关。

陈式太极拳；掩手肱捶；肌电；发力

陈式太极拳的发劲可以概括为“蓄而后发，发必螺旋，刚柔相济，内外合一，上下相随”。在发力顺序上，陈式太极拳的发力顺序是“以手领肘，以肘领肩；下则以足领膝，以膝领大股”[1]。掩手肱捶是陈式太极拳中最有代表性的拳法之一，有“蓄劲如开弓，发劲如放箭”的发劲要求，不同流派的掩手肱捶在动作细节上略有差异，但基本路线和要求大致相同。通常掩手肱捶前一动作有手的缠绕，缠绕的方向包括顺时针和逆时针，称之为顺缠和逆缠；掩手肱捶的击发方向是多方面的，手足配合也是因势而变；出拳的方向也有上、中、下之分。缠法有顺逆之别，陈式太极拳名家陈鑫先生赞此拳“理精法密”，理精之处，在于对立统一；法密之处，在于变化多端。发拳的前发后塌要突出在拳法的高度螺旋加速度，就像迫击炮和步枪点射一样，炮弹、子弹不但打的远而准，还会产生很强的后坐力，枪弹的后坐力有很强的破坏性，但是用在太极拳上就是很强的反作用力。

“劲起脚根，行于腿，主宰于腰，发于梢节”是太极拳的发劲规律，但在实际的练习过程中，陈式太极拳的掩手肱捶，既难学，也难练。对于教师和教练来说，发劲也很难通过语言和示范进行教学和指导。鉴于此，本研究拟对陈式太极拳的典型发劲动作掩手肱捶进行测试，利用上海体育学院开发的首具中国功夫测试工程人采集不同水平陈式太极拳掩手肱捶劲力发放的结果，分析和讨论陈式太极拳掩手肱捶动作的技术特点和训练方法。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

陈式太极拳共14人，7人为试验组，7人为对照组。试验组与对照组每一位受试者进行年龄、身高、体重的配对，正负误差控制在（身高±5）cm、（体重±5）kg、（年龄±5）岁以内。试验组由陈式太极拳协会秘书长推荐，发力具有一定代表性，平均身高（1.68±0.06）m，体重（71.33±8.61）kg，年龄（38.14±10.42）岁，平均拳龄27年；对照组的平均身高（1.69±0.07）m，体重（70.14±9.79）kg，年龄（38.00±11.94）岁，平均拳龄小于半年。

1.2 研究方法

1.2.1 试验仪器和试验参数 英国产VICON三维运动分析系统，包括16个T40摄像头，采样频率100 f/s；2台瑞士产Kistler大型三维测力台（60cmX90cm），采样频率为1 000 Hz；美国产Noraxon16导遥测肌电DTS系统，（NORAXON U.S.A INC.），采样频率为1 500 Hz；中国功夫测试工程人，传感器为力-加速度复合传感器（CA-YD-332P），量程为±1 000 N和400 g，采样频率为80 000 Hz/s。肌电测试全部选取受试者右侧的肌肉，包括15块肌肉（见图1）。

图1 肌肉的对应通道和肌肉粘贴的具体位置Figure1 Muscle maps and related channels

考虑到工程人是首次试制，没有任何参考资料，因此采用可重复性试验。重锤试验的主要目的是观测工程人在重锤试验情况下，各传感器获得数据的可重复性，采用均值±标准差（X±SD）。分别将重锤设置在70 cm和92 cm高度，各进行10次重锤试验，结果见表1。

表1 工程人不同高度下的重锤实验（n=10）Table1 Calibration of sensors stability by free fall trail in different height（n=10）

在正式击打测试前，工程人提前开机1 h以上，使传感器在比较稳定的温度中进行工作，每次测试前进行传感器零漂的采集，数据分析的结果是扣除各传感器零漂以后的实际数据。为保证数据的可靠性，试验前进行了测试人员和测试动作的随机处理，随机处理采用了Excel中的随机公式rand。首先确定受试者测试顺序，然后采用相同方法，随机每个动作测试的顺序。试验前告之受试者测试的步骤，包括热身、穿着测试服装、遥测肌电电极片粘贴、最大自主收缩（MVC）测试、马克球粘贴、VICON静态标定、测试动作方向确认、无击打物体的测试、功夫假人击打的测试（见图2）。

图2 陈式太极拳空击与实击测试的运动方向和场景Figure2 Experimental field and movement direction

1.2.2 测试步骤与方法 粘贴肌电电极，在粘贴电极前，按照常规清洁皮肤后，表面电极贴于肌腹的皮肤之上，电极排列方向与肌纤维走向平行，电极间距2 cm，无线肌电发射器粘贴于电极片旁2～3 cm，并用Noraxon公司配套绑带固定无线发射器。为了保障肌电后期数据的归一化处理（normalization），受试者在正式开始动作测试前完成了MVC的测试。MVC测试要求受试者尽自己最大能力，完成受测试肌肉的向心收缩，并保持5 s。试验首先进行空击动作测试，空击主要是受试者进行无击打物体的动作。三维运动学分析系统和遥测肌电系统同步采集运动学、力学、表面肌电信号。空击测试完成后，开始进行击打工程人测试，以后称之为实击，击打工程人测试的动作和要求与空击测试完全相同。受试者在完成测试时，高速摄像机和人工同时监控受试每一个动作完成的情况，如果受试者完成的动作没有击打到规定的区域内，该动作被要求重做（见图3）。

1.2.3 数据处理 （1）运动学部分。Vicon数据的处理分别使用英国Vicon公司配套的Nexus和V3D软件，获取受试者的出拳速度、出拳的最大加速度、动作结束时的加速度、从腰到出拳最远端的直线距离、两肩连线与两髋连线投影的最大夹角，X、Y、Z轴3个方向的地反力。

图3 陈式太极拳受试者完成掩手肱捶空击动作实景Figure3 The scene of Chen Style Tai Chi punch performed by a subject

（2）肌电部分。肌电数据的处理使用了美国Noraxon公司的配套软件MyoResearch XP Master Edition，对数据进行整流（rectification）、平滑（smoothing），采用了50 ms时间窗（Time window）。对所有肌电结果进行了均方根处理（RMS），获得受试者发力时的平均肌电和峰值肌电。

（3）中国功夫测试工程人部分。工程人的数据处理使用了江苏联能传感器有限公司为传感器提供的Yep软件。在处理每一个受试者的结果时，先导入零漂值，随后导出工程人13个传感器通道的最大值和最小值，峰值等参数，选取最大值进行讨论。

（4）常规数理统计。采用SPSS17.0统计软件，对试验组和对照组采用了配对样本T检验，试验组空击动作与实击动作的对比分析采用了独立样本T检验，左肘速度与右手出拳速度采用了相关性检验，均值与标准差的表达方式是x±SD。

2 结果与分析

2.1 结果

2.1.1 运动学结果 陈式太极拳试验组在右手位移、右手（拳）的速度、加速度、最大加速度4个方面明显好于对照组。试验组右手的位移比对照组大0.079 m，差异具有统计学意义。速度方面，试验组右手的速度大于对照组；加速度方面，试验组明显高于对照组，差异具有统计学意义，试验组的加速度几乎是对照组的2倍。陈式太极拳试验组在X轴向上的蹬地速度远大于对照组，是对照组的6倍左右，呈显著性差异（见表2）。

2.1.2 陈式太极拳肌电结果 从2个组的上肢平均肌电比较发现，试验组的平均肌电明显小于对照组。其中，独立样本T检验结果显示，试验组与对照组完成掩手肱捶时，肱三头肌和三角肌的T值分别是-2.402和-2.634。2组受试者肱三头肌和三角肌平均肌电的差异有统计学意义，P＜0.05，其中，肱三头肌P=0.028，三角肌P=0.015。

峰值肌电的配对T检验结果显示，试验组在肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌、背阔肌、竖脊肌的峰值肌电大于对照组，其中，肱二头肌和背阔肌的差异有统计学意义，肱二头肌配对T

检验P＜0.05，背阔肌P＜0.01。尽管试验组上肢及躯干的其他几块肌肉与对照组无显著性差异，但配对T检验中，t＞1或者－1的分别有肱桡肌（t=1.923）、三角肌（t=1.173）和竖脊肌（t=1.223）。

2.1.3 击打中国功夫测试工程人的结果 陈式太极拳试验组击打在工程人上的结果明显好于对照组，尽管配对T检验的差异无统计学意义，但试验组击打在工程人心脏、左肺、右肺和胃的加速度值明显高于对照组（见表3）。

表2 陈式太极拳配对样本T检验（n=14）Table2 Paired sample T test for two level groups（n=14）

表3 陈式太极拳掩手肱捶在中国功夫测试工程人各部位的结果/m·s-2Table3 Punch impact from different sensors of China Kungfu dummy/m·s-2

2.2 讨 论

试验组完成掩手肱捶时，手的位移明显大于对照组，在速度和加速度上明显高于对照组。在下肢动作上，试验组X轴向的蹬地速度明显大于对照组。X轴是测试环境中水平面前后方向，该方向的差异表明，试验组在完成掩手肱捶动作是右脚跟有一前后方向的碾动，该碾动有利于出拳时的转腰顺肩。结合上肢和下肢的运动学结果说明，试验组完成掩手肱捶时具有“蓄劲如张弓，发劲如放箭”的劲力特点。

从肌电结果对比发现，试验组的峰值肌电高于对照组，表明在动作发力时主要是肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌、背阔肌、竖脊肌用力明显，建议在完成掩手肱捶时应有针对性地进行练习。

从击打效果看，除了第10通道外，试验组在工程人各通道的数据都比对照组高，试验组击打到工程人胸骨柄位置的结果高出对照组100 m/s2，说明掩手肱捶在接触到工程人的瞬间，试验组出拳的速度已经高出对照组很多。陈式太极拳试验组击打在工程人心脏、左右肺、胃上的加速度显著高于对照组。说明，掩手肱捶击打到工程身上时，工程人是整体受力，并且由外向内逐渐递增的一种击打效果，这与陈式太极拳发力的要求相符。

陈式太极拳掩手肱捶动作击打在工程人胸骨柄上的波型为双峰型，第1个波形高，而第2个波形低（见图4）。有研究报道[2]，运动员完成掩手肱捶动作后仍有转体和送肩动作，造成这一波形特色的原因与掩手肱捶的动作有关。完成掩手肱捶时，右手呈螺旋型逆时针旋转打出，拳在发力时开始旋转，接触到工程人时受试者的右手仍然有旋腕或者沉腕动作，造成了波形上有2个波峰的情况。陈式太极拳七言俚语云：“五指一握捋住拳，从后旋转似月圆；当胸一击虽未死，也叫鬼魄上飞天。”[3]

掩手肱捶动作发力要求沉肩、坐腕，尤其是在出拳的末端，还需要有一个沉腕的动作。陈式太极拳代表了太极拳发力的一个特点，就是动作要求连绵不断，旧力结束时就是新力产生的时候。虽然这简单的几句话，通常人在练习过程中很难领悟什么是旧力结束，什么又是新力产生，但从工程人胸骨柄的受力情况说明，第1道冲击波上去后，出现了第2次。第2道冲击波是新力产生出现的波形，还是因为练习者手腕的变化导致波形上的不同呢？

图4 陈式太极拳打到工程人胸骨柄时的波形变化（试验组杜XX）Figure4 Acceleration changing wave of dummy’s manubrium punched by ALG

从陈式太极拳弹抖劲的发力要求可以推测，第2次波形出现与发力后立即放松的练拳要求有关。陈式太极拳对照组练习太极拳的时间在1年以内，属于初学水平，在技术上还没有掌握陈式太极拳的特点，在发劲上达不到弹抖松活，收放自如的状态。观察对照组完成掩手肱捶动作发现，在工程人胸骨柄上的波形与试验组比较接近，出现了2个波峰，除了在波峰大小方面对照组低于试验组外，2组人群最大的区别是达到波峰最高值的时间。可以看出，对照组虽然在波形上与试验组接近，但对照组从0达到峰值有一个缓慢上升的阶段，上升的波形不平滑，说明劲力发放时没有集中在一点上，完成掩手肱捶时力量出现了分散（见图5）。

图5 陈式太极拳打到工程人胸骨柄时的波形变化（对照组许XX）Figure5 Acceleration changing wave of dummy’s manubrium punched by BLG（Xu X X）

3 结论

（1）试验组掩手肱捶右手的移动距离、速度、加速度结果明显高于对照组。

（2）试验组的峰值肌电高于对照组，表明在动作发力时主要是肱桡肌、肱二头肌、肱三头肌、三角肌、背阔肌、竖脊肌用力明显，建议在完成掩手肱捶时应有针对性地进行练习。

（3）掩手肱捶击打到工程人时的加速度呈双峰波型，第1个波形高，第2个波形低，这与该动作在动作结束时有旋腕动作有关。

[1]乔熛.精功陈式太极拳[M].北京：北京体育学院出版社，1990.

[2]张斌.陈式太极拳掩手肱捶动作运动学分析[D].北京：北京体育大学，2007.

[3]陈鑫.太极拳图画讲义[M].太原：山西科学技术出版社，2009.

BiomechanicalComparisonofChenStyleTaiChiPunch

ZHU Dong1，ZHAO Guangsheng2，YAO Songping3，ZHANG Shengnian4
（1.Dept.of Wushu，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.The Principal Office，Shanghai University of Sport，Shang⁃hai 200438，China；3.Dept.of PE，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；4.Dept.of Kinesiology，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China）

Purpose：A typical Chen Style Tai Chi punch（Yan Shou Hong Cui）was measured by the aspect of kinematics，kinetics，and surface electromyog⁃raphy（sEMG），the characteristics of Tai Chi punch and training method were discussed.Methods：14 subjects took part in this test，7 master level and 7 be⁃ginner.VICON motion analysis system，16 channels Noraxon wireless sEMG DTS system and own-designed Kungfu dummy were applied in this study，Yan Shou Hong Cui was selected as test movement in this study，the data comparison of two level groups were applied with the Paired-samples T test，the data comparison of two punch types were applied with the Independent-samples T test.Results：The results indicated the advanced level group（ALG）had higher displacement，punching velocity，acceleration on right hand comparing to the beginning level group（BLG）.Although the mean root-mean-square（RMS）in ALG was lower than BLG，some muscles showed significantly different between two level groups in peak RMS，of these，musculus biceps brachii and latissi⁃mus dorsi in ALG was significant higher than BLG.The acceleration collected from dummys’heart，lungs and stomach showed the significant higher in ALG than BLG.Conclusions：The peak RMS in ALG was higher than BLG，because brachioradialis，biceps brachii，triceps brachii，deltoid muscle，latissimus dorsi，erector spinae significantly contributed to punch，auxiliary exercises are highly recommended in order to improve punch effect.The acceleration showed two-wave due to wrist twist at end of punch.

Chen style Tai Chi；Yan Shou Hong Cui；sEMG；power release

G 852.11；G 804.62

A

1005-0000（2014）01-052-04

2013-10-12；

2013-12-31；录用日期：2014-01-04

上海市科学技术委员会课题资助（项目编号：09490503100）

朱 东（1970-），男，四川成都人，教授，博士，研究方向为武术科学化训练。

1.上海体育学院武术学院，上海200438；2.上海体育学院院办，上海200438；3.上海体育学院体育教育学院，上海200438；4.上海体育学院运动科学学院，上海200438。